基于Kimura神经元振荡器的六足仿生机器人步态控制研究

生物中枢模式发生器(CPG)对六足机器人的步态控制具有重大研究意义,为此提出一种基于Kimura神经元振荡器的六足机器人CPG步态控制方法。首先,以蜘蛛为仿生对象设计六足机器人机械结构并对其进行运动学解算;然后,基于Kimura神经元振荡器建立振荡器模型并对其参数整定;其次,针对机器人6条单腿的相位关系设计CPG网络模型;最后,通过计算机仿真工具和样机进行联合实验。结果表明,基于Kimura神经元振荡器生成的CPG网络模型输出信号幅值和相位差稳定,能够满足六足机器人步态控制需求,为六足机器人的步态控制提供一种可行性方案。

六足仿生机器人机构与控制系统设计

由于六足仿生机器人的足数较多,控制其稳定行走较为复杂,针对控制六足机器人稳定行走的要求,该六足机器人的腿部是参照蚂蚁的腿部结构进行设计,并对其进行建模分析。整个系统在硬件上选取了Arduino、无线模块、显示模块、舵机控制板等;软件上选用Qt Creator在上位机上编程,用于远程遥控六足机器人及观察其行走状态变化;在步态控制上采用了三角步态控制算法。通过设计机械结构、建模分析以及硬件、软件和算法的结合,实现了六足仿生机器人的稳定行走。

六足仿生机器人并联机构雅可比矩阵分析

六足仿生机器人每条腿具有3个转动关节,当三角步态行走时,机体为3-UrRS并联机构。利用螺旋理论和互易积理论分析3条支链对上平台运动产生的约束作用,分析了该机构自由度。在不同的驱动形式下固定驱动关节,分析各支链作用在上平台的约束线簇,建立并联机构的雅克比矩阵。利用ADAMS仿真验证了所求雅可比矩阵的正确性。雅可比矩阵分析对于六足仿生机器人进行可达空间分析、机构尺度综合、路径规划和协调控制都具有重要意义。

六足仿生机器人步态研究和运动控制器设计

分析了六足仿生机器人典型行走步态和不同步态下的机器人落足点位置矢量表达式;运用AT89S52内部两个定时器,采用多舵机分时控制方法,设计的运动控制器可驱动机器人足部12个舵机的协调运动,实现了六足仿生机器人按步态规划运动,并通过测试,验证了设计方案的正确性和可靠性。

基于ARM的六足仿生机器人野外定位系统

为了更好地控制六足仿生机器人适应野外作业环境,针对机器人野外定位问题,提出了一种六足仿生减灾救援机器人无线野外定位系统解决方案,方案以三星S3C2440为硬件平台,以嵌入式linux系统为软件平台,设计了六足仿生机器人野外定位系统;通过GPS全球定位系统进行六足仿生机器人的定位,利用GPRS实现网络通信,并将定位信息传输到终端设备,终端设备通过发送命令的方式控制六足仿生机器人实现相应的动作;实验证明:该系统的稳定性好,可靠性较高,能较好地满足六足仿生减灾救援机器人野外定位的需求。

基于Arduino的六足仿生机器人的设计与研究

文章分析了六足机器人的工作原理,机械结构设计和运动步态,并以Arduino板作为主控板,舵机控制板控制舵机,超声波和红外传感器结合实现机器人平稳运动。

六足仿生机器人步态研究和运动控制器设计

分析了六足仿生机器人典型行走步态和不同步态下的机器人落足点位置矢量表达式;运用AT89S52内部两个定时器,采用多舵机分时控制方法,设计的运动控制器可驱动机器人足部12个舵机的协调运动,实现了六足仿生机器人按步态规划运动,并通过测试,验证了设计方案的正确性和可靠性。

六足仿生机器人自主爬行步态设计与仿真分析研究

为提高六足机器人对崎岖不平地势的适应能力,开发了一款基于树莓派视觉导航的六足仿生机器人,利用三维软件SolidWorks设计六足仿生机器人的机械结构;通过建立D-H坐标系和步态模型,对机器人进行了正-逆运动学方程推导,构建六足仿生机器人的运动学模型;运用多项式差值拟合对六足仿生机器人的摆动相和支撑相进行步态规划;使用MATLAB-ADAMS完成六足仿生机器人的位姿仿真,并进行六足仿生机器人实物验证。实验结果表明:该步态设计能有效对六足仿生机器人腿部运动轨迹进行跟踪,验证了步态设计的正确性和有效性,为改善多足类机器人行走提供有益参考。

六足仿生机器人的设计与实现

所述六足仿生机器人基于SoC FPGA平台实现,结合了机械结构设计、六足步态控制、蓝牙传输技术、弯曲传感器、OpenCL图像处理加速、VR显示等诸多技术;ARM部分作为主控,存储摄像头视频图像,并调用FPGA模块对图像处理加速,通过路由器架设的局域网向VR眼镜输出视频流信息;FPGA部分用于接收蓝牙信号,驱动机器人手臂运动,摄像头拍摄角度切换以及六足行进;实际操作时操作者需佩戴自制的数据手套和VR眼镜;操作数据手套上的方向按键可控制机器人移动;数据手套的每个手指上安装有弯曲传感器,用于控制机械手臂跟随人手实时运动;VR眼镜中放置一个智能手机作为显示终端,实时显示机器人摄像头获取的画面;经过多次实际测试,操作者佩戴VR眼镜及数据手套均可远程操控机器人抓取置于复杂地形中的水瓶。

自主地形自适应六足仿生机器人

自然界千万种生物中，种类最多、数量最大的就是节肢动物，其中昆虫又占了绝大多数。它们无处不在——人类的住房、炎热的沙漠、潮湿的原始森林，甚至河流、小溪，都有它们的身影。它们有精巧的身体、迅捷的移动速度和广泛的适应性。因此，我萌发了要做一个有六条腿、形状像昆虫的机器人的想法。

仿生六足机器人虚拟模型控制

论文针对仿生六足机器人运动问题,提出了一种基于虚拟模型控制(Virtual Model Control,VMC)的简单直观的运动控制方法。在VMC框架中,一系列虚拟原件安装在机器人关节上,以产生相应的虚拟力。将机器人腿的运动模式分为站立相和摆动相两个阶段。站立相中,VMC被用于控制机器人躯干姿态,包括躯干高度和欧拉角;摆动相中,VMC为摆动腿提供控制,使其遵循期望的轨迹。通过状态机实现机器人腿状态切换和运动配合。仿真结果表明,设计的控制器可以实现六足机器人三角步态稳定行走。

仿生六足机器人柔顺腿研究

为探索弧形腿柔顺性对仿生六足机器人运动性能的具体影响,首先使用伪刚体模型描述弧形腿的变形特征,并给出了刚度的数学表达;然后基于该刚度模型,在Webots仿真环境中构建虚拟样机,通过设定弧形腿不同的刚度,分析了仿生六足机器人在运动速度、能量消耗等方面的变化;最后通过制作不同刚度的弧形腿在物理样机中进行了验证。研究结果表明,弧形腿的柔顺性可以用伪刚体模型准确描述,它可提高仿生六足机器人的运动速度并减小能量消耗。

基于STM32的六足农业仿生机器人

课题组设计了一种基于STM32的六足农业仿生机器人,该机器人采用了机械设计、电路设计、编程等方法,完成了机器人的设计和制作。该机器人主要由六足机械结构、STM32控制器、各种环境传感器等组成。其中,六足机械结构采用仿生学原理,能够适应复杂的地形和环境,具有较高的稳定性和可靠性。仿真结果表明,该机器人STM32控制器采用了多种传感器的数据融合技术,能够实现机器人的自主行走,适应不同环境,采集各种数值,提高了机器人的智能化水平。

六足仿生蟑螂机器人设计

介绍了一款基于单片机控制的六足仿生蟑螂机器人。该机器人在外形和足部结构上仿生蟑螂,六足均匀分布于身体两侧,每足给出了3个自由度;机器人的步态采用经典的三足步态法;该运动控制器由STC12C5A60S2单片机和舵机组成,采用多舵机分时控制的方法,机器人能实现按所设计的步态规划进行前进、后退、左转、右转等动作;同时添加了语音模块,机器人能在预定程序下随音乐进行舞蹈动作。

六足微型仿生机器人及其控制系统的研究

介绍了一种微型六足仿生机器人的结构与控制系统，分析了这种微型六足仿生机器人的移动原理，阐述了如何通过计算机来控制微型六足仿生机器人的运动，该机器人基于仿生学原理，结构独特、简单、新颖，能方便地实现前进和后退，其样机外形尺寸为：长30mm，宽40mm，高20mm，重6.3克。并对该样机进行了实验，实验结果表明该机器人具有较好的机动性。

六足仿生步行机器人足端工作空间和灵活度研究

基于六足仿生步行机器人机构学特性的研究,采用数值分析法求解了机器人步行足的足端工作空间,利用虚拟样机技术计算了机器人的灵活度,从两方面综合衡量六足仿生步行机器人的工作能力,并以六足步行机器人各腿节比例关系的确定为例,介绍了六足步行机器人结构优化的具体方案。所用方法同样适用于六足仿生步行机器人其他结构参数的优化,也为六足仿生步行机器人的合理驱动和精确控制提供了理论依据。

仿生六足爬行机器人运动控制技术研究

在对生物神经系统结构与功能进行分析和借鉴的基础上,采用模块化分散递阶控制技术对仿生六足爬行机器人进行实时控制,解决了仿生六足机器人实时精确运动控制的问题,并在机器人关节控制模块中运用了模糊小波神经网络控制,实现了机器人肢体运动的快速精确跟踪;通过Matlab进行的轨迹跟踪仿真试验证实:机器人步行足的运动轨迹与期望曲线基本吻合,具有较好的跟踪特性,且误差曲线快速收敛,静态误差趋近于零;由此表明,该机器人控制系统可靠性高,实时性强,具有较好的动、静态特性,以及良好的抗干扰能力和自适应能力,克服了传统控制方法存在的控制模型难以建立、对环境适应能力差等缺点,为仿生六足爬行机器人的进一步研究奠定了坚实的基础。

六足移动式微型仿生机器人的研究

本文描述了一种微型六足仿生机器人的结构与控制 ,分析了这种微型六足仿生机器人的移动原理 .该机器人基于仿生学原理 ,结构独特、简单、新颖 ,能方便地实现前进和后退 ,其样机外形尺寸为 :长 30 mm ,宽4 0 mm ,高 2 0 mm ,重 6 .3g.并对该样机进行了实验 ,实验结果表明该机器人具有较好的机动性 .

仿生六足机器人传感信息处理及全方向运动控制

针对传统CPG控制方法无法很好地控制机器人足端轨迹的问题,提出基于中枢神经模式发生器(CPG)的控制方法.在CPG控制方法中加入用于足端轨迹控制的轨迹发生器模块,通过调节参数值可以实现机器人的全方向运动控制.为降低传统CPG控制中传感信息反馈以及参数调整的复杂程度,设计2种用于躲避前方和两侧障碍物的传感信号处理的神经网络.该模块实现多传感信号的融合,生成用以控制机器人运动行为的各个参数值,实现机器人的自主避障.设计一个仿生六足机器人样机,将其分别放置在墙角和狭窄空间中进行自主避障行走实验,结果证明了机器人全方向运动控制算法和自主避障算法的可行性.

基于Webots仿真软件的仿生六足机器人机构设计与步态规划

仿真技术在机器人机构设计与运动分析的研究与应用中发挥着重要的作用,可提升机器人机构设计的质量和改善机器人的运动性能。在六足纲昆虫观测实验的基础上,模仿六足纲昆虫的躯体形态和结构特征,以蚂蚁爬行的三角步态为摹本,对仿生六足机器人进行了机构设计与步态规划,并在Webots移动机器人仿真软件的环境下完成了仿生六足机器人的实体造型,编制了相应的运动控制程序,且通过仿真实验验证了仿生六足机器人机构的合理性和运动的灵活性。